"""
Solving solvable quintics - An implementation of DS Dummit's paper

Paper :
https://www.ams.org/journals/mcom/1991-57-195/S0025-5718-1991-1079014-X/S0025-5718-1991-1079014-X.pdf

Mathematica notebook:
http://www.emba.uvm.edu/~ddummit/quintics/quintics.nb

"""


from sympy.core import Symbol
from sympy.core.evalf import N
from sympy.core.numbers import I, Rational
from sympy.functions import sqrt
from sympy.polys.polytools import Poly
from sympy.utilities import public

x = Symbol('x')

@public
class PolyQuintic:
    """Special functions for solvable quintics"""
    def __init__(self, poly):
        _, _, self.p, self.q, self.r, self.s = poly.all_coeffs()
        self.zeta1 = Rational(-1, 4) + (sqrt(5)/4) + I*sqrt((sqrt(5)/8) + Rational(5, 8))
        self.zeta2 = (-sqrt(5)/4) - Rational(1, 4) + I*sqrt((-sqrt(5)/8) + Rational(5, 8))
        self.zeta3 = (-sqrt(5)/4) - Rational(1, 4) - I*sqrt((-sqrt(5)/8) + Rational(5, 8))
        self.zeta4 = Rational(-1, 4) + (sqrt(5)/4) - I*sqrt((sqrt(5)/8) + Rational(5, 8))

    @property
    def f20(self):
        p, q, r, s = self.p, self.q, self.r, self.s
        f20 = q**8 - 13*p*q**6*r + p**5*q**2*r**2 + 65*p**2*q**4*r**2 - 4*p**6*r**3 - 128*p**3*q**2*r**3 + 17*q**4*r**3 + 48*p**4*r**4 - 16*p*q**2*r**4 - 192*p**2*r**5 + 256*r**6 - 4*p**5*q**3*s - 12*p**2*q**5*s + 18*p**6*q*r*s + 12*p**3*q**3*r*s - 124*q**5*r*s + 196*p**4*q*r**2*s + 590*p*q**3*r**2*s - 160*p**2*q*r**3*s - 1600*q*r**4*s - 27*p**7*s**2 - 150*p**4*q**2*s**2 - 125*p*q**4*s**2 - 99*p**5*r*s**2 - 725*p**2*q**2*r*s**2 + 1200*p**3*r**2*s**2 + 3250*q**2*r**2*s**2 - 2000*p*r**3*s**2 - 1250*p*q*r*s**3 + 3125*p**2*s**4 - 9375*r*s**4-(2*p*q**6 - 19*p**2*q**4*r + 51*p**3*q**2*r**2 - 3*q**4*r**2 - 32*p**4*r**3 - 76*p*q**2*r**3 + 256*p**2*r**4 - 512*r**5 + 31*p**3*q**3*s + 58*q**5*s - 117*p**4*q*r*s - 105*p*q**3*r*s - 260*p**2*q*r**2*s + 2400*q*r**3*s + 108*p**5*s**2 + 325*p**2*q**2*s**2 - 525*p**3*r*s**2 - 2750*q**2*r*s**2 + 500*p*r**2*s**2 - 625*p*q*s**3 + 3125*s**4)*x+(p**2*q**4 - 6*p**3*q**2*r - 8*q**4*r + 9*p**4*r**2 + 76*p*q**2*r**2 - 136*p**2*r**3 + 400*r**4 - 50*p*q**3*s + 90*p**2*q*r*s - 1400*q*r**2*s + 625*q**2*s**2 + 500*p*r*s**2)*x**2-(2*q**4 - 21*p*q**2*r + 40*p**2*r**2 - 160*r**3 + 15*p**2*q*s + 400*q*r*s - 125*p*s**2)*x**3+(2*p*q**2 - 6*p**2*r + 40*r**2 - 50*q*s)*x**4 + 8*r*x**5 + x**6
        return Poly(f20, x)

    @property
    def b(self):
        p, q, r, s = self.p, self.q, self.r, self.s
        b = ( [], [0,0,0,0,0,0], [0,0,0,0,0,0], [0,0,0,0,0,0], [0,0,0,0,0,0],)

        b[1][5] = 100*p**7*q**7 + 2175*p**4*q**9 + 10500*p*q**11 - 1100*p**8*q**5*r - 27975*p**5*q**7*r - 152950*p**2*q**9*r + 4125*p**9*q**3*r**2 + 128875*p**6*q**5*r**2 + 830525*p**3*q**7*r**2 - 59450*q**9*r**2 - 5400*p**10*q*r**3 - 243800*p**7*q**3*r**3 - 2082650*p**4*q**5*r**3 + 333925*p*q**7*r**3 + 139200*p**8*q*r**4 + 2406000*p**5*q**3*r**4 + 122600*p**2*q**5*r**4 - 1254400*p**6*q*r**5 - 3776000*p**3*q**3*r**5 - 1832000*q**5*r**5 + 4736000*p**4*q*r**6 + 6720000*p*q**3*r**6 - 6400000*p**2*q*r**7 + 900*p**9*q**4*s + 37400*p**6*q**6*s + 281625*p**3*q**8*s + 435000*q**10*s - 6750*p**10*q**2*r*s - 322300*p**7*q**4*r*s - 2718575*p**4*q**6*r*s - 4214250*p*q**8*r*s + 16200*p**11*r**2*s + 859275*p**8*q**2*r**2*s + 8925475*p**5*q**4*r**2*s + 14427875*p**2*q**6*r**2*s - 453600*p**9*r**3*s - 10038400*p**6*q**2*r**3*s - 17397500*p**3*q**4*r**3*s + 11333125*q**6*r**3*s + 4451200*p**7*r**4*s + 15850000*p**4*q**2*r**4*s - 34000000*p*q**4*r**4*s - 17984000*p**5*r**5*s + 10000000*p**2*q**2*r**5*s + 25600000*p**3*r**6*s + 8000000*q**2*r**6*s - 6075*p**11*q*s**2 + 83250*p**8*q**3*s**2 + 1282500*p**5*q**5*s**2 + 2862500*p**2*q**7*s**2 - 724275*p**9*q*r*s**2 - 9807250*p**6*q**3*r*s**2 - 28374375*p**3*q**5*r*s**2 - 22212500*q**7*r*s**2 + 8982000*p**7*q*r**2*s**2 + 39600000*p**4*q**3*r**2*s**2 + 61746875*p*q**5*r**2*s**2 + 1010000*p**5*q*r**3*s**2 + 1000000*p**2*q**3*r**3*s**2 - 78000000*p**3*q*r**4*s**2 - 30000000*q**3*r**4*s**2 - 80000000*p*q*r**5*s**2 + 759375*p**10*s**3 + 9787500*p**7*q**2*s**3 + 39062500*p**4*q**4*s**3 + 52343750*p*q**6*s**3 - 12301875*p**8*r*s**3 - 98175000*p**5*q**2*r*s**3 - 225078125*p**2*q**4*r*s**3 + 54900000*p**6*r**2*s**3 + 310000000*p**3*q**2*r**2*s**3 + 7890625*q**4*r**2*s**3 - 51250000*p**4*r**3*s**3 + 420000000*p*q**2*r**3*s**3 - 110000000*p**2*r**4*s**3 + 200000000*r**5*s**3 - 2109375*p**6*q*s**4 + 21093750*p**3*q**3*s**4 + 89843750*q**5*s**4 - 182343750*p**4*q*r*s**4 - 733203125*p*q**3*r*s**4 + 196875000*p**2*q*r**2*s**4 - 1125000000*q*r**3*s**4 + 158203125*p**5*s**5 + 566406250*p**2*q**2*s**5 - 101562500*p**3*r*s**5 + 1669921875*q**2*r*s**5 - 1250000000*p*r**2*s**5 + 1220703125*p*q*s**6 - 6103515625*s**7

        b[1][4] = -1000*p**5*q**7 - 7250*p**2*q**9 + 10800*p**6*q**5*r + 96900*p**3*q**7*r + 52500*q**9*r - 37400*p**7*q**3*r**2 - 470850*p**4*q**5*r**2 - 640600*p*q**7*r**2 + 39600*p**8*q*r**3 + 983600*p**5*q**3*r**3 + 2848100*p**2*q**5*r**3 - 814400*p**6*q*r**4 - 6076000*p**3*q**3*r**4 - 2308000*q**5*r**4 + 5024000*p**4*q*r**5 + 9680000*p*q**3*r**5 - 9600000*p**2*q*r**6 - 13800*p**7*q**4*s - 94650*p**4*q**6*s + 26500*p*q**8*s + 86400*p**8*q**2*r*s + 816500*p**5*q**4*r*s + 257500*p**2*q**6*r*s - 91800*p**9*r**2*s - 1853700*p**6*q**2*r**2*s - 630000*p**3*q**4*r**2*s + 8971250*q**6*r**2*s + 2071200*p**7*r**3*s + 7240000*p**4*q**2*r**3*s - 29375000*p*q**4*r**3*s - 14416000*p**5*r**4*s + 5200000*p**2*q**2*r**4*s + 30400000*p**3*r**5*s + 12000000*q**2*r**5*s - 64800*p**9*q*s**2 - 567000*p**6*q**3*s**2 - 1655000*p**3*q**5*s**2 - 6987500*q**7*s**2 - 337500*p**7*q*r*s**2 - 8462500*p**4*q**3*r*s**2 + 5812500*p*q**5*r*s**2 + 24930000*p**5*q*r**2*s**2 + 69125000*p**2*q**3*r**2*s**2 - 103500000*p**3*q*r**3*s**2 - 30000000*q**3*r**3*s**2 - 90000000*p*q*r**4*s**2 + 708750*p**8*s**3 + 5400000*p**5*q**2*s**3 - 8906250*p**2*q**4*s**3 - 18562500*p**6*r*s**3 + 625000*p**3*q**2*r*s**3 - 29687500*q**4*r*s**3 + 75000000*p**4*r**2*s**3 + 416250000*p*q**2*r**2*s**3 - 60000000*p**2*r**3*s**3 + 300000000*r**4*s**3 - 71718750*p**4*q*s**4 - 189062500*p*q**3*s**4 - 210937500*p**2*q*r*s**4 - 1187500000*q*r**2*s**4 + 187500000*p**3*s**5 + 800781250*q**2*s**5 + 390625000*p*r*s**5

        b[1][3] = 500*p**6*q**5 + 6350*p**3*q**7 + 19800*q**9 - 3750*p**7*q**3*r - 65100*p**4*q**5*r - 264950*p*q**7*r + 6750*p**8*q*r**2 + 209050*p**5*q**3*r**2 + 1217250*p**2*q**5*r**2 - 219000*p**6*q*r**3 - 2510000*p**3*q**3*r**3 - 1098500*q**5*r**3 + 2068000*p**4*q*r**4 + 5060000*p*q**3*r**4 - 5200000*p**2*q*r**5 + 6750*p**8*q**2*s + 96350*p**5*q**4*s + 346000*p**2*q**6*s - 20250*p**9*r*s - 459900*p**6*q**2*r*s - 1828750*p**3*q**4*r*s + 2930000*q**6*r*s + 594000*p**7*r**2*s + 4301250*p**4*q**2*r**2*s - 10906250*p*q**4*r**2*s - 5252000*p**5*r**3*s + 1450000*p**2*q**2*r**3*s + 12800000*p**3*r**4*s + 6500000*q**2*r**4*s - 74250*p**7*q*s**2 - 1418750*p**4*q**3*s**2 - 5956250*p*q**5*s**2 + 4297500*p**5*q*r*s**2 + 29906250*p**2*q**3*r*s**2 - 31500000*p**3*q*r**2*s**2 - 12500000*q**3*r**2*s**2 - 35000000*p*q*r**3*s**2 - 1350000*p**6*s**3 - 6093750*p**3*q**2*s**3 - 17500000*q**4*s**3 + 7031250*p**4*r*s**3 + 127812500*p*q**2*r*s**3 - 18750000*p**2*r**2*s**3 + 162500000*r**3*s**3 - 107812500*p**2*q*s**4 - 460937500*q*r*s**4 + 214843750*p*s**5

        b[1][2] = -1950*p**4*q**5 - 14100*p*q**7 + 14350*p**5*q**3*r + 125600*p**2*q**5*r - 27900*p**6*q*r**2 - 402250*p**3*q**3*r**2 - 288250*q**5*r**2 + 436000*p**4*q*r**3 + 1345000*p*q**3*r**3 - 1400000*p**2*q*r**4 - 9450*p**6*q**2*s + 1250*p**3*q**4*s + 465000*q**6*s + 49950*p**7*r*s + 302500*p**4*q**2*r*s - 1718750*p*q**4*r*s - 834000*p**5*r**2*s - 437500*p**2*q**2*r**2*s + 3100000*p**3*r**3*s + 1750000*q**2*r**3*s + 292500*p**5*q*s**2 + 1937500*p**2*q**3*s**2 - 3343750*p**3*q*r*s**2 - 1875000*q**3*r*s**2 - 8125000*p*q*r**2*s**2 + 1406250*p**4*s**3 + 12343750*p*q**2*s**3 - 5312500*p**2*r*s**3 + 43750000*r**2*s**3 - 74218750*q*s**4

        b[1][1] = 300*p**5*q**3 + 2150*p**2*q**5 - 1350*p**6*q*r - 21500*p**3*q**3*r - 61500*q**5*r + 42000*p**4*q*r**2 + 290000*p*q**3*r**2 - 300000*p**2*q*r**3 + 4050*p**7*s + 45000*p**4*q**2*s + 125000*p*q**4*s - 108000*p**5*r*s - 643750*p**2*q**2*r*s + 700000*p**3*r**2*s + 375000*q**2*r**2*s + 93750*p**3*q*s**2 + 312500*q**3*s**2 - 1875000*p*q*r*s**2 + 1406250*p**2*s**3 + 9375000*r*s**3

        b[1][0] = -1250*p**3*q**3 - 9000*q**5 + 4500*p**4*q*r + 46250*p*q**3*r - 50000*p**2*q*r**2 - 6750*p**5*s - 43750*p**2*q**2*s + 75000*p**3*r*s + 62500*q**2*r*s - 156250*p*q*s**2 + 1562500*s**3

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        a[0] = 1250*p**3*q**3 + 9000*q**5 - 4500*p**4*q*r - 46250*p*q**3*r + 50000*p**2*q*r**2 + 6750*p**5*s + 43750*p**2*q**2*s - 75000*p**3*r*s - 62500*q**2*r*s + 156250*p*q*s**2 - 1562500*s**3

        return a

    @property
    def c(self):
        p, q, r, s = self.p, self.q, self.r, self.s
        c = [0]*6

        c[5] = -40*p**5*q**11 - 270*p**2*q**13 + 700*p**6*q**9*r + 5165*p**3*q**11*r + 540*q**13*r - 4230*p**7*q**7*r**2 - 31845*p**4*q**9*r**2 + 20880*p*q**11*r**2 + 9645*p**8*q**5*r**3 + 57615*p**5*q**7*r**3 - 358255*p**2*q**9*r**3 - 1880*p**9*q**3*r**4 + 114020*p**6*q**5*r**4 + 2012190*p**3*q**7*r**4 - 26855*q**9*r**4 - 14400*p**10*q*r**5 - 470400*p**7*q**3*r**5 - 5088640*p**4*q**5*r**5 + 920*p*q**7*r**5 + 332800*p**8*q*r**6 + 5797120*p**5*q**3*r**6 + 1608000*p**2*q**5*r**6 - 2611200*p**6*q*r**7 - 7424000*p**3*q**3*r**7 - 2323200*q**5*r**7 + 8601600*p**4*q*r**8 + 9472000*p*q**3*r**8 - 10240000*p**2*q*r**9 - 3060*p**7*q**8*s - 39085*p**4*q**10*s - 132300*p*q**12*s + 36580*p**8*q**6*r*s + 520185*p**5*q**8*r*s + 1969860*p**2*q**10*r*s - 144045*p**9*q**4*r**2*s - 2438425*p**6*q**6*r**2*s - 10809475*p**3*q**8*r**2*s + 518850*q**10*r**2*s + 182520*p**10*q**2*r**3*s + 4533930*p**7*q**4*r**3*s + 26196770*p**4*q**6*r**3*s - 4542325*p*q**8*r**3*s + 21600*p**11*r**4*s - 2208080*p**8*q**2*r**4*s - 24787960*p**5*q**4*r**4*s + 10813900*p**2*q**6*r**4*s - 499200*p**9*r**5*s + 3827840*p**6*q**2*r**5*s + 9596000*p**3*q**4*r**5*s + 22662000*q**6*r**5*s + 3916800*p**7*r**6*s - 29952000*p**4*q**2*r**6*s - 90800000*p*q**4*r**6*s - 12902400*p**5*r**7*s + 87040000*p**2*q**2*r**7*s + 15360000*p**3*r**8*s + 12800000*q**2*r**8*s - 38070*p**9*q**5*s**2 - 566700*p**6*q**7*s**2 - 2574375*p**3*q**9*s**2 - 1822500*q**11*s**2 + 292815*p**10*q**3*r*s**2 + 5170280*p**7*q**5*r*s**2 + 27918125*p**4*q**7*r*s**2 + 21997500*p*q**9*r*s**2 - 573480*p**11*q*r**2*s**2 - 14566350*p**8*q**3*r**2*s**2 - 104851575*p**5*q**5*r**2*s**2 - 96448750*p**2*q**7*r**2*s**2 + 11001240*p**9*q*r**3*s**2 + 147798600*p**6*q**3*r**3*s**2 + 158632750*p**3*q**5*r**3*s**2 - 78222500*q**7*r**3*s**2 - 62819200*p**7*q*r**4*s**2 - 136160000*p**4*q**3*r**4*s**2 + 317555000*p*q**5*r**4*s**2 + 160224000*p**5*q*r**5*s**2 - 267600000*p**2*q**3*r**5*s**2 - 153600000*p**3*q*r**6*s**2 - 120000000*q**3*r**6*s**2 - 32000000*p*q*r**7*s**2 - 127575*p**11*q**2*s**3 - 2148750*p**8*q**4*s**3 - 13652500*p**5*q**6*s**3 - 19531250*p**2*q**8*s**3 + 495720*p**12*r*s**3 + 11856375*p**9*q**2*r*s**3 + 107807500*p**6*q**4*r*s**3 + 222334375*p**3*q**6*r*s**3 + 105062500*q**8*r*s**3 - 11566800*p**10*r**2*s**3 - 216787500*p**7*q**2*r**2*s**3 - 633437500*p**4*q**4*r**2*s**3 - 504484375*p*q**6*r**2*s**3 + 90918000*p**8*r**3*s**3 + 567080000*p**5*q**2*r**3*s**3 + 692937500*p**2*q**4*r**3*s**3 - 326640000*p**6*r**4*s**3 - 339000000*p**3*q**2*r**4*s**3 + 369250000*q**4*r**4*s**3 + 560000000*p**4*r**5*s**3 + 508000000*p*q**2*r**5*s**3 - 480000000*p**2*r**6*s**3 + 320000000*r**7*s**3 - 455625*p**10*q*s**4 - 27562500*p**7*q**3*s**4 - 120593750*p**4*q**5*s**4 - 60312500*p*q**7*s**4 + 110615625*p**8*q*r*s**4 + 662984375*p**5*q**3*r*s**4 + 528515625*p**2*q**5*r*s**4 - 541687500*p**6*q*r**2*s**4 - 1262343750*p**3*q**3*r**2*s**4 - 466406250*q**5*r**2*s**4 + 633000000*p**4*q*r**3*s**4 - 1264375000*p*q**3*r**3*s**4 + 1085000000*p**2*q*r**4*s**4 - 2700000000*q*r**5*s**4 - 68343750*p**9*s**5 - 478828125*p**6*q**2*s**5 - 355468750*p**3*q**4*s**5 - 11718750*q**6*s**5 + 718031250*p**7*r*s**5 + 1658593750*p**4*q**2*r*s**5 + 2212890625*p*q**4*r*s**5 - 2855625000*p**5*r**2*s**5 - 4273437500*p**2*q**2*r**2*s**5 + 4537500000*p**3*r**3*s**5 + 8031250000*q**2*r**3*s**5 - 1750000000*p*r**4*s**5 + 1353515625*p**5*q*s**6 + 1562500000*p**2*q**3*s**6 - 3964843750*p**3*q*r*s**6 - 7226562500*q**3*r*s**6 + 1953125000*p*q*r**2*s**6 - 1757812500*p**4*s**7 - 3173828125*p*q**2*s**7 + 6445312500*p**2*r*s**7 - 3906250000*r**2*s**7 + 6103515625*q*s**8

        c[4] = 40*p**6*q**9 + 110*p**3*q**11 - 1080*q**13 - 560*p**7*q**7*r - 1780*p**4*q**9*r + 17370*p*q**11*r + 2850*p**8*q**5*r**2 + 10520*p**5*q**7*r**2 - 115910*p**2*q**9*r**2 - 6090*p**9*q**3*r**3 - 25330*p**6*q**5*r**3 + 448740*p**3*q**7*r**3 + 128230*q**9*r**3 + 4320*p**10*q*r**4 + 16960*p**7*q**3*r**4 - 1143600*p**4*q**5*r**4 - 1410310*p*q**7*r**4 + 3840*p**8*q*r**5 + 1744480*p**5*q**3*r**5 + 5619520*p**2*q**5*r**5 - 1198080*p**6*q*r**6 - 10579200*p**3*q**3*r**6 - 2940800*q**5*r**6 + 8294400*p**4*q*r**7 + 13568000*p*q**3*r**7 - 15360000*p**2*q*r**8 + 840*p**8*q**6*s + 7580*p**5*q**8*s + 24420*p**2*q**10*s - 8100*p**9*q**4*r*s - 94100*p**6*q**6*r*s - 473000*p**3*q**8*r*s - 473400*q**10*r*s + 22680*p**10*q**2*r**2*s + 374370*p**7*q**4*r**2*s + 2888020*p**4*q**6*r**2*s + 5561050*p*q**8*r**2*s - 12960*p**11*r**3*s - 485820*p**8*q**2*r**3*s - 6723440*p**5*q**4*r**3*s - 23561400*p**2*q**6*r**3*s + 190080*p**9*r**4*s + 5894880*p**6*q**2*r**4*s + 50882000*p**3*q**4*r**4*s + 22411500*q**6*r**4*s - 258560*p**7*r**5*s - 46248000*p**4*q**2*r**5*s - 103800000*p*q**4*r**5*s - 3737600*p**5*r**6*s + 119680000*p**2*q**2*r**6*s + 10240000*p**3*r**7*s + 19200000*q**2*r**7*s + 7290*p**10*q**3*s**2 + 117360*p**7*q**5*s**2 + 691250*p**4*q**7*s**2 - 198750*p*q**9*s**2 - 36450*p**11*q*r*s**2 - 854550*p**8*q**3*r*s**2 - 7340700*p**5*q**5*r*s**2 - 2028750*p**2*q**7*r*s**2 + 995490*p**9*q*r**2*s**2 + 18896600*p**6*q**3*r**2*s**2 + 5026500*p**3*q**5*r**2*s**2 - 52272500*q**7*r**2*s**2 - 16636800*p**7*q*r**3*s**2 - 43200000*p**4*q**3*r**3*s**2 + 223426250*p*q**5*r**3*s**2 + 112068000*p**5*q*r**4*s**2 - 177000000*p**2*q**3*r**4*s**2 - 244000000*p**3*q*r**5*s**2 - 156000000*q**3*r**5*s**2 + 43740*p**12*s**3 + 1032750*p**9*q**2*s**3 + 8602500*p**6*q**4*s**3 + 15606250*p**3*q**6*s**3 + 39625000*q**8*s**3 - 1603800*p**10*r*s**3 - 26932500*p**7*q**2*r*s**3 - 19562500*p**4*q**4*r*s**3 - 152000000*p*q**6*r*s**3 + 25555500*p**8*r**2*s**3 + 16230000*p**5*q**2*r**2*s**3 + 42187500*p**2*q**4*r**2*s**3 - 165660000*p**6*r**3*s**3 + 373500000*p**3*q**2*r**3*s**3 + 332937500*q**4*r**3*s**3 + 465000000*p**4*r**4*s**3 + 586000000*p*q**2*r**4*s**3 - 592000000*p**2*r**5*s**3 + 480000000*r**6*s**3 - 1518750*p**8*q*s**4 - 62531250*p**5*q**3*s**4 + 7656250*p**2*q**5*s**4 + 184781250*p**6*q*r*s**4 - 15781250*p**3*q**3*r*s**4 - 135156250*q**5*r*s**4 - 1148250000*p**4*q*r**2*s**4 - 2121406250*p*q**3*r**2*s**4 + 1990000000*p**2*q*r**3*s**4 - 3150000000*q*r**4*s**4 - 2531250*p**7*s**5 + 660937500*p**4*q**2*s**5 + 1339843750*p*q**4*s**5 - 33750000*p**5*r*s**5 - 679687500*p**2*q**2*r*s**5 + 6250000*p**3*r**2*s**5 + 6195312500*q**2*r**2*s**5 + 1125000000*p*r**3*s**5 - 996093750*p**3*q*s**6 - 3125000000*q**3*s**6 - 3222656250*p*q*r*s**6 + 1171875000*p**2*s**7 + 976562500*r*s**7

        c[3] = 80*p**4*q**9 + 540*p*q**11 - 600*p**5*q**7*r - 4770*p**2*q**9*r + 1230*p**6*q**5*r**2 + 20900*p**3*q**7*r**2 + 47250*q**9*r**2 - 710*p**7*q**3*r**3 - 84950*p**4*q**5*r**3 - 526310*p*q**7*r**3 + 720*p**8*q*r**4 + 216280*p**5*q**3*r**4 + 2068020*p**2*q**5*r**4 - 198080*p**6*q*r**5 - 3703200*p**3*q**3*r**5 - 1423600*q**5*r**5 + 2860800*p**4*q*r**6 + 7056000*p*q**3*r**6 - 8320000*p**2*q*r**7 - 2720*p**6*q**6*s - 46350*p**3*q**8*s - 178200*q**10*s + 25740*p**7*q**4*r*s + 489490*p**4*q**6*r*s + 2152350*p*q**8*r*s - 61560*p**8*q**2*r**2*s - 1568150*p**5*q**4*r**2*s - 9060500*p**2*q**6*r**2*s + 24840*p**9*r**3*s + 1692380*p**6*q**2*r**3*s + 18098250*p**3*q**4*r**3*s + 9387750*q**6*r**3*s - 382560*p**7*r**4*s - 16818000*p**4*q**2*r**4*s - 49325000*p*q**4*r**4*s + 1212800*p**5*r**5*s + 64840000*p**2*q**2*r**5*s - 320000*p**3*r**6*s + 10400000*q**2*r**6*s - 36450*p**8*q**3*s**2 - 588350*p**5*q**5*s**2 - 2156250*p**2*q**7*s**2 + 123930*p**9*q*r*s**2 + 2879700*p**6*q**3*r*s**2 + 12548000*p**3*q**5*r*s**2 - 14445000*q**7*r*s**2 - 3233250*p**7*q*r**2*s**2 - 28485000*p**4*q**3*r**2*s**2 + 72231250*p*q**5*r**2*s**2 + 32093000*p**5*q*r**3*s**2 - 61275000*p**2*q**3*r**3*s**2 - 107500000*p**3*q*r**4*s**2 - 78500000*q**3*r**4*s**2 + 22000000*p*q*r**5*s**2 - 72900*p**10*s**3 - 1215000*p**7*q**2*s**3 - 2937500*p**4*q**4*s**3 + 9156250*p*q**6*s**3 + 2612250*p**8*r*s**3 + 16560000*p**5*q**2*r*s**3 - 75468750*p**2*q**4*r*s**3 - 32737500*p**6*r**2*s**3 + 169062500*p**3*q**2*r**2*s**3 + 121718750*q**4*r**2*s**3 + 160250000*p**4*r**3*s**3 + 219750000*p*q**2*r**3*s**3 - 317000000*p**2*r**4*s**3 + 260000000*r**5*s**3 + 2531250*p**6*q*s**4 + 22500000*p**3*q**3*s**4 + 39843750*q**5*s**4 - 266343750*p**4*q*r*s**4 - 776406250*p*q**3*r*s**4 + 789062500*p**2*q*r**2*s**4 - 1368750000*q*r**3*s**4 + 67500000*p**5*s**5 + 441406250*p**2*q**2*s**5 - 311718750*p**3*r*s**5 + 1785156250*q**2*r*s**5 + 546875000*p*r**2*s**5 - 1269531250*p*q*s**6 + 488281250*s**7

        c[2] = 120*p**5*q**7 + 810*p**2*q**9 - 1280*p**6*q**5*r - 9160*p**3*q**7*r + 3780*q**9*r + 4530*p**7*q**3*r**2 + 36640*p**4*q**5*r**2 - 45270*p*q**7*r**2 - 5400*p**8*q*r**3 - 60920*p**5*q**3*r**3 + 200050*p**2*q**5*r**3 + 31200*p**6*q*r**4 - 476000*p**3*q**3*r**4 - 378200*q**5*r**4 + 521600*p**4*q*r**5 + 1872000*p*q**3*r**5 - 2240000*p**2*q*r**6 + 1440*p**7*q**4*s + 15310*p**4*q**6*s + 59400*p*q**8*s - 9180*p**8*q**2*r*s - 115240*p**5*q**4*r*s - 589650*p**2*q**6*r*s + 16200*p**9*r**2*s + 316710*p**6*q**2*r**2*s + 2547750*p**3*q**4*r**2*s + 2178000*q**6*r**2*s - 259200*p**7*r**3*s - 4123000*p**4*q**2*r**3*s - 11700000*p*q**4*r**3*s + 937600*p**5*r**4*s + 16340000*p**2*q**2*r**4*s - 640000*p**3*r**5*s + 2800000*q**2*r**5*s - 2430*p**9*q*s**2 - 54450*p**6*q**3*s**2 - 285500*p**3*q**5*s**2 - 2767500*q**7*s**2 + 43200*p**7*q*r*s**2 - 916250*p**4*q**3*r*s**2 + 14482500*p*q**5*r*s**2 + 4806000*p**5*q*r**2*s**2 - 13212500*p**2*q**3*r**2*s**2 - 25400000*p**3*q*r**3*s**2 - 18750000*q**3*r**3*s**2 + 8000000*p*q*r**4*s**2 + 121500*p**8*s**3 + 2058750*p**5*q**2*s**3 - 6656250*p**2*q**4*s**3 - 6716250*p**6*r*s**3 + 24125000*p**3*q**2*r*s**3 + 23875000*q**4*r*s**3 + 43125000*p**4*r**2*s**3 + 45750000*p*q**2*r**2*s**3 - 87500000*p**2*r**3*s**3 + 70000000*r**4*s**3 - 44437500*p**4*q*s**4 - 107968750*p*q**3*s**4 + 159531250*p**2*q*r*s**4 - 284375000*q*r**2*s**4 + 7031250*p**3*s**5 + 265625000*q**2*s**5 + 31250000*p*r*s**5

        c[1] = 160*p**3*q**7 + 1080*q**9 - 1080*p**4*q**5*r - 8730*p*q**7*r + 1510*p**5*q**3*r**2 + 20420*p**2*q**5*r**2 + 720*p**6*q*r**3 - 23200*p**3*q**3*r**3 - 79900*q**5*r**3 + 35200*p**4*q*r**4 + 404000*p*q**3*r**4 - 480000*p**2*q*r**5 + 960*p**5*q**4*s + 2850*p**2*q**6*s + 540*p**6*q**2*r*s + 63500*p**3*q**4*r*s + 319500*q**6*r*s - 7560*p**7*r**2*s - 253500*p**4*q**2*r**2*s - 1806250*p*q**4*r**2*s + 91200*p**5*r**3*s + 2600000*p**2*q**2*r**3*s - 80000*p**3*r**4*s + 600000*q**2*r**4*s - 4050*p**7*q*s**2 - 120000*p**4*q**3*s**2 - 273750*p*q**5*s**2 + 425250*p**5*q*r*s**2 + 2325000*p**2*q**3*r*s**2 - 5400000*p**3*q*r**2*s**2 - 2875000*q**3*r**2*s**2 + 1500000*p*q*r**3*s**2 - 303750*p**6*s**3 - 843750*p**3*q**2*s**3 - 812500*q**4*s**3 + 5062500*p**4*r*s**3 + 13312500*p*q**2*r*s**3 - 14500000*p**2*r**2*s**3 + 15000000*r**3*s**3 - 3750000*p**2*q*s**4 - 35937500*q*r*s**4 + 11718750*p*s**5

        c[0] = 80*p**4*q**5 + 540*p*q**7 - 600*p**5*q**3*r - 4770*p**2*q**5*r + 1080*p**6*q*r**2 + 11200*p**3*q**3*r**2 - 12150*q**5*r**2 - 4800*p**4*q*r**3 + 64000*p*q**3*r**3 - 80000*p**2*q*r**4 + 1080*p**6*q**2*s + 13250*p**3*q**4*s + 54000*q**6*s - 3240*p**7*r*s - 56250*p**4*q**2*r*s - 337500*p*q**4*r*s + 43200*p**5*r**2*s + 560000*p**2*q**2*r**2*s - 80000*p**3*r**3*s + 100000*q**2*r**3*s + 6750*p**5*q*s**2 + 225000*p**2*q**3*s**2 - 900000*p**3*q*r*s**2 - 562500*q**3*r*s**2 + 500000*p*q*r**2*s**2 + 843750*p**4*s**3 + 1937500*p*q**2*s**3 - 3000000*p**2*r*s**3 + 2500000*r**2*s**3 - 5468750*q*s**4

        return c

    @property
    def F(self):
        p, q, r, s = self.p, self.q, self.r, self.s
        F = 4*p**6*q**6 + 59*p**3*q**8 + 216*q**10 - 36*p**7*q**4*r - 623*p**4*q**6*r - 2610*p*q**8*r + 81*p**8*q**2*r**2 + 2015*p**5*q**4*r**2 + 10825*p**2*q**6*r**2 - 1800*p**6*q**2*r**3 - 17500*p**3*q**4*r**3 + 625*q**6*r**3 + 10000*p**4*q**2*r**4 + 108*p**8*q**3*s + 1584*p**5*q**5*s + 5700*p**2*q**7*s - 486*p**9*q*r*s - 9720*p**6*q**3*r*s - 45050*p**3*q**5*r*s - 9000*q**7*r*s + 10800*p**7*q*r**2*s + 92500*p**4*q**3*r**2*s + 32500*p*q**5*r**2*s - 60000*p**5*q*r**3*s - 50000*p**2*q**3*r**3*s + 729*p**10*s**2 + 12150*p**7*q**2*s**2 + 60000*p**4*q**4*s**2 + 93750*p*q**6*s**2 - 18225*p**8*r*s**2 - 175500*p**5*q**2*r*s**2 - 478125*p**2*q**4*r*s**2 + 135000*p**6*r**2*s**2 + 850000*p**3*q**2*r**2*s**2 + 15625*q**4*r**2*s**2 - 250000*p**4*r**3*s**2 + 225000*p**3*q**3*s**3 + 175000*q**5*s**3 - 1012500*p**4*q*r*s**3 - 1187500*p*q**3*r*s**3 + 1250000*p**2*q*r**2*s**3 + 928125*p**5*s**4 + 1875000*p**2*q**2*s**4 - 2812500*p**3*r*s**4 - 390625*q**2*r*s**4 - 9765625*s**6
        return F

    def l0(self, theta):
        F = self.F
        a = self.a
        l0 = Poly(a, x).eval(theta)/F
        return l0

    def T(self, theta, d):
        F = self.F
        T = [0]*5
        b = self.b
        # Note that the order of sublists of the b's has been reversed compared to the paper
        T[1] = -Poly(b[1], x).eval(theta)/(2*F)
        T[2] = Poly(b[2], x).eval(theta)/(2*d*F)
        T[3] = Poly(b[3], x).eval(theta)/(2*F)
        T[4] = Poly(b[4], x).eval(theta)/(2*d*F)
        return T

    def order(self, theta, d):
        F = self.F
        o = self.o
        order = Poly(o, x).eval(theta)/(d*F)
        return N(order)

    def uv(self, theta, d):
        c = self.c
        u = self.q*Rational(-25, 2)
        v = Poly(c, x).eval(theta)/(2*d*self.F)
        return N(u), N(v)

    @property
    def zeta(self):
        return [self.zeta1, self.zeta2, self.zeta3, self.zeta4]
